KR101073325B1 - Brushless Motor - Google Patents

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KR101073325B1
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사토시 고마츠
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니혼 덴산 가부시키가이샤
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Abstract

본 발명은 근사 정현파 센서리스 구동을 이용해도, 고정밀도의 자극위치의 검출을 실현한 브러시리스 모터를 제공하는 것을 목적으로 한다. 본 발명에 의한 브러시리스 모터는, 중심축을 회전축으로 해서 회전하는 회전체와, 상기 회전체와 동축상으로 배치된 로터 마그넷과, 상기 로터 마그넷과 대향하는 스테이터와, 상기 스테이터에 감겨진 코일을 구비하고, 상기 센서리스 구동 회로는, 상기 브러시리스 모터를 유기 전압의 기본파에 대한 3배 고조파 성분을 포함한 신호에 의거하여 구동 제어하고, 상기 로터 마그넷이 상기 스테이터에 대해 회전하는 것에 의해서, 상기 코일에 발생하는 유기 전압의 기본파에 대한 3배 고조파의 진폭비가 1% 이상이 되도록 설정되어 있는 것을 특징으로 한다. 본 발명에 따르면, 근사 정현파 센서리스 구동을 이용하면서도, 고정밀도의 자극위치의 검출을 실현한 브러시리스 모터를 제공할 수 있다.An object of the present invention is to provide a brushless motor that realizes a high-precision detection of magnetic pole positions even when using an approximate sine wave sensorless drive. A brushless motor according to the present invention includes a rotating body rotating with a central axis as a rotating shaft, a rotor magnet coaxially disposed with the rotating body, a stator facing the rotor magnet, and a coil wound around the stator. The sensorless driving circuit drives the brushless motor based on a signal including a harmonic component tripled with respect to the fundamental wave of an organic voltage, and the rotor magnet rotates with respect to the stator so that the coil is rotated. It is characterized in that the amplitude ratio of triplex harmonics to the fundamental wave of the induced voltage generated at is 1% or more. According to the present invention, it is possible to provide a brushless motor that realizes high-precision detection of magnetic pole positions while using an approximate sine wave sensorless drive.

Description

브러시리스 모터{BRUSHLESS MOTOR}Brushless Motor {BRUSHLESS MOTOR}

본 발명은 센서리스 구동 회로에 의해서 구동되는 모터에 관한 것이다.The present invention relates to a motor driven by a sensorless drive circuit.

종래부터, 브러시리스 모터는 광범위한 가변 속도 제어 및 전류 소비량 저감을 위해, 인버터 장치를 사용한 펄스폭 변조(Pulse Width Modulation: PWM)로 구동되고 있다. 예를 들면, 3상의 코일을 갖는 브러시리스 모터의 내부에는 로터 마그넷의 자극위치를 검출하기 위한 홀 소자 등의 위치 센서가 전기각 120도마다 배치되어 있다. 브러시리스 모터는 이들 위치 센서에 의해서 얻어지는 자극 위치에 대응한 신호에 의거하여 인버터 장치에 있어서의 각 스위칭 소자를 구동하는 것에 의해서, 근사(近似)정현파 구동을 실행한다. Background Art Conventionally, brushless motors have been driven by pulse width modulation (PWM) using inverter devices for a wide range of variable speed control and current consumption reduction. For example, a position sensor such as a hall element for detecting the magnetic pole position of the rotor magnet is disposed at an electric angle of 120 degrees inside a brushless motor having a three-phase coil. The brushless motor drives the approximate sine wave by driving each switching element in the inverter device based on a signal corresponding to the magnetic pole position obtained by these position sensors.

또한, 브러시리스 모터의 저비용화 및 소형화를 목적으로 하여, 위치 센서를 이용하지 않은 센서리스 구동 기술이 각종 개발되고 있다. 이 센서리스 구동을 실현하는 수단으로서, 120도 통전방식이나 180도미만의 광각 통전방식을 이용하고, 비통전 기간에 발생하는 유기 전압의 제로 크로스점을 검출하는 방법이 있다. 그 때문에, 이들 통전방식에서는 자극위치의 검출을 위해 각 상(相)에 비통전 기간이 필요하다. 그 때문에, 비통전 기간의 존재가 원인으로 되어, 통전 전환의 타이밍에 있어서 진동 및 이 진동에 수반하는 소음이 발생하고 있었다. In addition, for the purpose of reducing the cost and size of the brushless motor, various sensorless driving techniques have not been developed that use a position sensor. As a means of realizing this sensorless drive, there exists a method of detecting the zero cross point of the induced voltage which generate | occur | produces in a non-conduction period using the 120 degree electricity supply system or the wide angle electricity supply method of less than 180 degree. Therefore, in these energization methods, a non-energization period is required for each phase in order to detect a magnetic pole position. Therefore, the presence of the non-energization period caused it, and the vibration and the noise accompanying this vibration generate | occur | produced in the timing of electricity supply switching.

그래서, 근래, 비통전 기간을 필요로 하지 않는 저진동 및 저소음을 실현한 근사 정현파 센서리스 구동이 개발되고 있다(이와 같은 비통전 기간을 필요로 하지 않는 근사 정현파 센서리스 구동의 예로서, 예를 들면 특허문헌 1 참조). Therefore, recently, an approximate sine wave sensorless drive that realizes low vibration and low noise that does not require a non-energization period has been developed. See Patent Document 1).

(특허문헌 1) 일본국 특허공개공보 제2006-230120호 (Patent Document 1) Japanese Patent Laid-Open No. 2006-230120

여기서, 근사 정현파 센서리스 구동에서는 자극위치의 검출을 위해 비통전 기간 대신에 유기 전압에 포함되는 3N배 고조파 성분(N은 정의 정수)이 각각 중첩된 전압을 사용한다. 그 때문에, 저속회전에 의해서 유기 전압이 작은 경우 및 3배 고조파의 진폭비가 극히 작은 경우에 있어서는 자극위치의 검출을 정밀도 좋게 실행할 수 없는 문제가 있었다. Here, in the approximate sine wave sensorless driving, instead of the non-energization period, 3N times harmonic components (N is a positive integer) superimposed on the induced voltage are used instead of the non-energization period. Therefore, when the induced voltage is small due to the low speed rotation and when the amplitude ratio of triple harmonics is extremely small, there is a problem that the magnetic pole position cannot be detected with high accuracy.

그래서, 본 발명은 상기 문제를 감안하여 이루어진 것으로서, 그 목적으로 하는 것은 근사 정현파 센서리스 구동을 이용해도, 고정밀도의 자극위치의 검출을 실현한 브러시리스 모터를 제공하는 것이다. Accordingly, the present invention has been made in view of the above problems, and an object thereof is to provide a brushless motor that realizes high-precision detection of magnetic pole positions even when using an approximate sine wave sensorless drive.

본 발명의 청구항 1에 의하면, 센서리스 구동 회로에 의해서 구동되는 브러시리스 모터로서, 중심축을 회전축으로 해서 회전하는 회전체와, 상기 회전체와 동축상(同軸狀)으로 배치된 로터 마그넷과, 상기 로터 마그넷과 대향하는 스테이터와, 상기 스테이터에 감겨진 코일을 구비하고, 상기 센서리스 구동 회로는, 상기 브러시리스 모터를 유기 전압의 기본파에 대한 3배 고조파 성분을 포함한 신호에 의거하여 구동 제어하고, 상기 로터 마그넷이 상기 스테이터에 대해 회전하는 것에 의해서, 상기 코일에 발생하는 유기 전압의 기본파에 대한 3배 고조파의 진폭비가 1% 이상이 되도록 설정되어 있는 것을 특징으로 하는 브러시리스 모터가 제공된다.According to claim 1 of the present invention, a brushless motor driven by a sensorless drive circuit, comprising: a rotating body rotating with a central axis as a rotating shaft; a rotor magnet coaxially arranged with the rotating body; And a stator facing the rotor magnet, and a coil wound around the stator, wherein the sensorless driving circuit drives and controls the brushless motor based on a signal including triplex harmonic components with respect to the fundamental wave of the induced voltage. And the rotor magnet is rotated with respect to the stator so that the amplitude ratio of triplex harmonics to the fundamental wave of the induced voltage generated in the coil is set to be 1% or more. .

본 발명의 청구항 2에 의하면, 브러시리스 모터로서, 중심축과 동축상으로 배치된 로터 마그넷을 갖고, 상기 중심축의 주위를 회전하는 회전체와, 상기 로터 마그넷과 대향하는 스테이터 및 상기 스테이터의 코일에 대한 통전을 제어하는 것에 의해서 상기 회전체의 회전을 제어하는 센서리스 구동 회로를 갖는 고정체를 구비하고, 상기 센서리스 구동 회로는 상기 로터 마그넷이 상기 스테이터에 대해 회전하는 것에 의해서 상기 코일에 발생하는 유기 전압으로부터 상기 회전체의 회전 위치를 검출하는 위치 검출부와, 상기 위치 검출부에서 얻어진 상기 회전체의 위치 정보에 따라 통전 타이밍을 제어하는 제어부와, 상기 제어부로부터의 제어 신호에 의거하여 상기 코일로의 통전을 전환하는 모터 구동부를 구비하고, 상기 위치 검출부는 상기 유기 전압의 기본파에 대한 3배 고조파 성분을 포함한 신호를 이용하여 상기 회전체의 위치를 검출하고, 상기 유기 전압은 기본파에 대한 상기 3배 고조파의 진폭비가 1% 이상이 되도록 설정되어 있는 것을 특징으로 하는 브러시리스 모터가 제공된다.According to claim 2 of the present invention, a brushless motor, comprising: a rotor having a rotor magnet disposed coaxially with a central axis and rotating around the central axis, a stator facing the rotor magnet, and a coil of the stator. And a stationary body having a sensorless driving circuit for controlling rotation of the rotating body by controlling energization of the rotating body, wherein the sensorless driving circuit is generated in the coil by rotating the rotor magnet with respect to the stator. A position detector for detecting the rotational position of the rotating body from the induced voltage, a control unit for controlling the energization timing according to the positional information of the rotating body obtained from the position detecting unit, and a control signal from the control unit to the coil. And a motor drive unit for switching energization, wherein the position detection unit The position of the rotating body is detected using a signal including triplex harmonic components with respect to the fundamental wave of pressure, and the induced voltage is set such that the amplitude ratio of the triplex harmonic to the fundamental wave is 1% or more. A brushless motor is provided.

본 발명의 청구항 1 및 청구항 2에 따르면, 유기 전압의 기본파에 대해 3배 고조파의 진폭비가 1% 이상인 것에 의해서, 센서리스 구동 회로에 의해서 브러시리스 모터를 정상적으로 회전시킬 수 있다. 또, 본 발명의 브러시리스 모터는 해당 브러시리스 모터의 외부에 센서리스 구동 회로를 구비하고 있어도 좋다. According to Claims 1 and 2 of the present invention, when the amplitude ratio of triplex harmonics is 1% or more with respect to the fundamental wave of the induced voltage, the brushless motor can be normally rotated by the sensorless driving circuit. In addition, the brushless motor of the present invention may be provided with a sensorless drive circuit outside the brushless motor.

본 발명의 청구항 3에 의하면, 상기 로터 마그넷의 측면의 자속 밀도는 회전 각도에 대하여 근사 정현파 형상인 파형으로 분포하고, 상기 파형에 있어서 자극의 중심에는 오목부가 존재하는 것을 특징으로 한다.According to the third aspect of the present invention, the magnetic flux density of the side surface of the rotor magnet is distributed in a waveform having an approximate sine wave shape with respect to the rotation angle, and the concave portion is present at the center of the magnetic pole in the waveform.

본 발명의 청구항 3에 따르면, 로터 마그넷의 측면의 자속 밀도 파형의 극 중심에 오목부가 마련되는 것에 의해, 유기 전압의 기본파에 대해 3배 고조파를 많이 함유할 수 있다. 따라서, 센서리스 구동 회로에 의해서 브러시리스 모터를 더욱 정상적으로 회전시킬 수 있다.According to claim 3 of the present invention, by providing a concave portion at the pole center of the magnetic flux density waveform on the side of the rotor magnet, it can contain three times the harmonics with respect to the fundamental wave of the organic voltage. Therefore, the brushless motor can be rotated more normally by the sensorless driving circuit.

본 발명의 청구항 4에 의하면, 코일 인덕턴스의 최대값에 대한 상기 코일 인덕턴스의 상기 최대값과 최소값의 차인 변화량의 비율이 약 10% 이상인 것을 특징으로 한다.According to claim 4 of the present invention, the ratio of the change amount which is the difference between the maximum value and the minimum value of the coil inductance to the maximum value of the coil inductance is about 10% or more.

본 발명의 청구항 4에 따르면, 코일 인덕턴스의 최대값에 대한 코일 인덕턴스의 변화량이 약 10% 이상인 것에 의해서, 유기 전압 파형의 진폭을 크게 할 수 있다. 따라서, 브러시리스 모터를 저속 회전(예를 들면, 매분 40회전)으로 회전시켜도, 브러시리스 모터를 정상적으로 회전시킬 수 있다. According to claim 4 of the present invention, the amplitude of the induced voltage waveform can be increased when the amount of change in the coil inductance with respect to the maximum value of the coil inductance is about 10% or more. Therefore, even when the brushless motor is rotated at low speed (for example, 40 revolutions per minute), the brushless motor can be rotated normally.

본 발명의 청구항 5에 의하면, 상기 스테이터는 중심축을 중심으로 한 직경 방향을 따라 신장하고, 둘레 방향으로 이간된 복수의 티스부를 구비하고, 상기 티스부에는 상기 로터 마그넷과 대향하는 확폭부 및 상기 확폭부로부터 직경 방향 내측으로 신장하는 베이스부가 마련되고, 상기 확폭부는 상기 베이스부의 상기 둘레 방향의 폭보다 큰 상기 둘레 방향의 폭을 가진 대향면과, 상기 대향면과 상기 직경 방향의 반대측에 마련되고 상기 베이스부의 측면과 연속된 내면을 갖고, 상기 대향면의 상기 로터 마그넷과 가장 근접하는 위치와 상기 중심축을 연결한 거리 R1과 상기 내면과 상기 중심축을 연결한 거리 D1의 비인 D1/R1의 값이 약 0.92 이하인 것을 특징으로 한다.According to claim 5 of the present invention, the stator extends along a radial direction about a central axis, and has a plurality of teeth portions spaced apart in the circumferential direction, and the teeth portion has a widening portion and the widening portion facing the rotor magnet. A base portion extending radially inwardly from the portion, wherein the widening portion is provided on an opposite surface having a width in the circumferential direction that is larger than the width in the circumferential direction of the base portion, and provided on an opposite side of the opposite surface and the radial direction; The value of D1 / R1 which has an inner surface continuous with the side surface of a base part, and which is the ratio of the position which is closest to the said rotor magnet of the said opposing surface, and the distance R1 which connected the said central axis, and the distance D1 which connected the said inner surface and the said central axis is about It is characterized by being 0.92 or less.

본 발명의 청구항 5에 따르면, D1/R1의 값이 약 0.92이하인 것에 의해서, 코일 인덕턴스의 변화를 로터 마그넷의 자극의 자속 밀도의 변화에 따라 변화시킬 수 있다. 따라서, 센서리스 구동 회로에 의해서 브러시리스 모터를 더욱 정상적으로 회전시킬 수 있다. According to claim 5 of the present invention, when the value of D1 / R1 is about 0.92 or less, the change in the coil inductance can be changed in accordance with the change in the magnetic flux density of the magnetic pole of the rotor magnet. Therefore, the brushless motor can be rotated more normally by the sensorless driving circuit.

본 발명의 청구항 6에 의하면, 상기 베이스부의 상기 둘레 방향의 폭의 크기는 상기 직경 방향을 따라 변화하고 있고, 상기 베이스부의 상기 둘레 방향의 폭의 최대값 Wmax와 상기 베이스부의 상기 둘레 방향의 폭의 최소값 Wmin의 비인 Wmin/Wmax의 값이 약 0.7 이상인 것을 특징으로 한다.According to the sixth aspect of the present invention, the size of the width in the circumferential direction of the base portion is changed along the radial direction, and the maximum value Wmax of the width in the circumferential direction of the base portion and the width in the circumferential direction of the base portion. The value of Wmin / Wmax, which is the ratio of the minimum value Wmin, is characterized by being about 0.7 or more.

본 발명의 청구항 6에 따르면, Wmin/Wmax의 값이 약 0.7 이상인 것에 의해서, 코일 인덕턴스의 변화를 로터 마그넷의 자극의 자속 밀도의 변화에 따라 변화시킬 수 있다. 따라서, 센서리스 구동 회로에 의해서 브러시리스 모터를 더욱 정상적으로 회전시킬 수 있다. According to claim 6 of the present invention, when the value of Wmin / Wmax is about 0.7 or more, the change in the coil inductance can be changed in accordance with the change in the magnetic flux density of the magnetic pole of the rotor magnet. Therefore, the brushless motor can be rotated more normally by the sensorless driving circuit.

본 발명의 청구항 7에 의하면, 상기 센서리스 구동 회로는 상기 고정체를 구성하는 회로 기판상에 구성되는 것을 특징으로 한다.According to the seventh aspect of the present invention, the sensorless driving circuit is configured on a circuit board constituting the fixed body.

본 발명의 청구항 7에 따르면, 센서리스 구동 회로가 브러시리스 모터의 고정체의 회로 기판상에 구성되는 것에 의해서, 브러시리스 모터 이외에 센서리스 구동 회로를 위한 회로 기판을 구비할 필요가 없기 때문에, 브러시리스 모터를 탑재하는 기기를 소형화할 수 있다. According to claim 7 of the present invention, since the sensorless driving circuit is configured on the circuit board of the fixed body of the brushless motor, it is not necessary to include a circuit board for the sensorless driving circuit in addition to the brushless motor. A device equipped with a lease motor can be miniaturized.

본 발명의 청구항 8에 의하면, 상기 회전체는 중심에 개구 구멍을 갖는 대략 원반형상의 디스크를 탑재하는 탑재부와, 상기 디스크를 착탈 가능하게 하는 척킹 장치를 구비하는 것을 특징으로 한다.According to the eighth aspect of the present invention, the rotating body includes a mounting portion that mounts a disk-shaped disk having an opening hole in the center thereof, and a chucking device that allows the disk to be detachable.

본 발명의 청구항 8에 따르면, 디스크를 브러시리스 모터에 의해서 직접 회전시켰다고 해도, 정상적으로 회전하는 신뢰성이 높은 브러시리스 모터를 제공할 수 있다. According to claim 8 of the present invention, even if the disk is directly rotated by the brushless motor, it is possible to provide a highly reliable brushless motor that rotates normally.

본 발명의 청구항 9에 의하면, 제 8 항에 기재된 브러시리스 모터를 탑재하고, 디스크를 구동하는 디스크 구동 장치로서, 상기 디스크에 발광 및 수광을 실행하는 광픽업 기구와, 상기 광픽업 기구를 직경 방향으로 이동 가능하게 하는 이동 기구를 구비하는 것을 특징으로 하는 디스크 구동 장치가 제공된다.According to the ninth aspect of the present invention, there is provided a disk drive device that mounts the brushless motor according to claim 8 to drive a disk, comprising: an optical pickup mechanism for performing light emission and light reception on the disk, and the optical pickup mechanism in a radial direction; There is provided a disk drive device comprising a moving mechanism that enables movement to a side surface.

본 발명의 청구항 9에 따르면, 저진동 및 저소음을 달성하면서도, 기록 재생 에러를 방지하는 신뢰성이 높은 디스크 구동 장치를 제공할 수 있다. According to claim 9 of the present invention, it is possible to provide a highly reliable disk drive apparatus which prevents recording and reproduction errors while achieving low vibration and low noise.

본 발명에 따르면, 근사 정현파 센서리스 구동을 이용하면서도, 고정밀도의 자극위치의 검출을 실현한 브러시리스 모터를 제공할 수 있다.According to the present invention, it is possible to provide a brushless motor that realizes high-precision detection of magnetic pole positions while using an approximate sine wave sensorless drive.

(브러시리스 모터의 전체 구조)(Whole structure of brushless motor)

본 발명의 브러시리스 모터의 실시의 일 형태에 대해 도 1 및 도 2를 참조해서 설명한다. 도 1은 본 발명의 브러시리스 모터의 실시의 1형태를 축방향으로 절단한 모식 단면도이다. 또, 도 2는 도 1의 브러시리스 모터를 상측에서 본 평면도 이다. One embodiment of the brushless motor of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 and 2. BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS It is a schematic cross section which cut | disconnected one Embodiment of the brushless motor of this invention in the axial direction. 2 is a plan view of the brushless motor of FIG. 1 seen from above.

도 1을 참조하면, 브러시리스 모터(10)는 소정의 중심축(J1)의 주위를 회전하는 로터 마그넷(23)을 갖는 회전부(20)와 로터 마그넷(23)과 직경 방향으로 대향하는 면을 갖는 스테이터(33)를 갖는 고정부(30)로 구성된다. 브러시리스 모터(10)는 CD나 DVD 등의 광디스크를 중심축(J1)을 중심으로 회전시키는 3상 구동의 스핀들 모터이다. Referring to FIG. 1, the brushless motor 10 has a surface facing radially with the rotor 20 and the rotor magnet 23 having a rotor magnet 23 rotating around a predetermined central axis J1. It consists of the fixed part 30 which has the stator 33 which has. The brushless motor 10 is a three-phase drive spindle motor which rotates an optical disk such as a CD or a DVD about the central axis J1.

우선, 회전부(20)에 대해 설명한다. First, the rotating unit 20 will be described.

회전부(20)는 중심축(J1)과 동축으로 배치되는 샤프트(21)와, 샤프트(21)에 고정되는 로터 홀더(22)와, 로터 홀더(22)에 고정되는 로터 마그넷(23)과, 로터 홀더(22)의 상측에 배치된 척킹 장치(24)를 구비한다. The rotating part 20 includes a shaft 21 coaxially disposed with the central axis J1, a rotor holder 22 fixed to the shaft 21, a rotor magnet 23 fixed to the rotor holder 22, A chucking device 24 disposed above the rotor holder 22 is provided.

로터 홀더(22)는 샤프트(21)의 외주면에 고정되는 대략 원통형상의 샤프트 고정부(221)와, 샤프트 고정부(221)의 축방향 하측으로부터 직경 방향으로 연장하는 평면인 덮개부(222)와, 덮개부(222)의 바깥둘레가장자리로부터 축 방향 하측으로 연장하는 원통부(223)로 구성된다. 그리고, 원통부(223)의 내주면에 대략 원통형상의 로터 마그넷(23)이 고정된다. 여기서, 본 실시형태의 브러시리스 모터(10)의 로터 마그넷(23)의 자극 수는 16이다. 또, 로터 마그넷(23)은 네오듐 자석(Nd-Fe-B)이다. The rotor holder 22 includes a substantially cylindrical shaft fixing portion 221 fixed to the outer circumferential surface of the shaft 21, a cover portion 222 which is a plane extending radially from an axially lower side of the shaft fixing portion 221, and , A cylindrical portion 223 extending downward from the outer edge of the lid portion 222 in the axial direction. In addition, a substantially cylindrical rotor magnet 23 is fixed to the inner circumferential surface of the cylindrical portion 223. Here, the number of poles of the rotor magnet 23 of the brushless motor 10 of the present embodiment is 16. The rotor magnet 23 is a neodium magnet (Nd-Fe-B).

로터 홀더(22)의 덮개부(222)에 있어서의 직경방향 외측에는 축방향 상측으로 굴곡된 덮개부(222)와 대략 평행한 평면인 탑재부(224)가 형성된다. 그리고, 탑재부(224)에 있어서의 직경방향 외측에는 원환 형상의 고무로 된 탑재면(2241)이 마련된다. On the outer side in the radial direction of the cover part 222 of the rotor holder 22, the mounting part 224 which is a plane substantially parallel to the cover part 222 bent upward in the axial direction is formed. On the radially outer side of the mounting portion 224, a mounting surface 2241 made of an annular rubber is provided.

로터 홀더(22)의 샤프트 고정부(221)의 외주면에는 척킹 장치(24)가 고정된다. 이 척킹 장치(24)는 디스크(도시하지 않음)의 중심 개구부와 접촉하는 센터 케이스(241)와, 센터 케이스(241)에 수용되는 코일 스프링(242)(본 실시예에서는 3개. 도 2 참조)과, 코일 스프링(242)에 의해서 직경방향 외측으로 힘이 가해지는 척 발톱(243)(본 실시예에서는 3개. 도 2 참조)으로 구성된다. 이 척 발톱(243)은 디스크의 중심 개구부 상부 가장자리에 접촉하는 것에 의해서 디스크를 유지한다. 또, 센터 케이스(241)에는 조심(調芯) 발톱(2411)(본 실시예에서는 3개. 도 2 참조)이 일체로 마련된다. 그리고, 이 조심 발톱(2411)이 디스크의 중심 개구부에 접촉하는 것에 의해서, 중심 개구부의 중심과 중심축(J1)이 일치하도록 조정한다. The chucking device 24 is fixed to the outer peripheral surface of the shaft fixing part 221 of the rotor holder 22. The chucking device 24 includes a center case 241 in contact with a central opening of a disc (not shown), and three coil springs 242 (three in this embodiment) accommodated in the center case 241. See FIG. ) And the chuck claws 243 (three in this embodiment, see FIG. 2) to which a force is applied radially outward by the coil spring 242. This chuck claw 243 holds the disk by contacting the upper edge of the center opening of the disk. In addition, the center case 241 is provided with a claw 2411 (three in this embodiment, see FIG. 2) integrally. Then, the claws 2411 come in contact with the central opening of the disc, so that the center of the central opening and the central axis J1 are adjusted to coincide.

다음에, 고정부(30)에 대해 설명한다. Next, the fixing part 30 is demonstrated.

고정부(30)는 샤프트(21)를 직경 방향으로 회전 자유롭게 지지하는 내주면을 갖는 대략 원통형상의 슬리브(31)와, 슬리브(31)의 외주면을 유지하는 내주면을 갖는 하우징(32)과, 하우징(32)에 고정되는 스테이터(33)와, 하우징(32)에 고정되고 스테이터(33)로부터 축방향 하측에 배치되는 부착판(34)과, 부착판(34)의 상면에 고정되는 회로 기판(35)과, 하우징(32)에 고정되고 하우징(32)의 내주면의 축방향 하측을 덮는 원반형상의 플레이트(36)와, 플레이트(36)의 상면에 배치되는 스러스트판(37)을 구비한다. 여기서, 슬리브(31)와 스러스트판(37)에 의해서 축받이부를 구성한다. The fixing part 30 has a substantially cylindrical sleeve 31 having an inner circumferential surface rotatably supporting the shaft 21 in a radial direction, a housing 32 having an inner circumferential surface holding the outer circumferential surface of the sleeve 31, and a housing ( The stator 33 fixed to the 32, the mounting plate 34 fixed to the housing 32 and disposed axially downward from the stator 33, and the circuit board 35 fixed to the upper surface of the mounting plate 34. ), A disk-shaped plate 36 fixed to the housing 32 and covering the axially lower side of the inner circumferential surface of the housing 32, and a thrust plate 37 disposed on the upper surface of the plate 36. Here, the bearing part is constituted by the sleeve 31 and the thrust plate 37.

하우징(32)은 스테이터(33)를 고정시키는 베이스부(321)와, 베이스부(321)로부터 축방향 상측으로 연장하는 대략 원통형상의 원통부(322)로 구성된다. 하우징(32)의 내주면은 베이스부(321)의 내주면 및 원통부(322)의 내주면으로 구성된다. The housing 32 is composed of a base portion 321 for fixing the stator 33 and a substantially cylindrical cylindrical portion 322 extending upward from the base portion 321 in the axial direction. The inner circumferential surface of the housing 32 is composed of an inner circumferential surface of the base portion 321 and an inner circumferential surface of the cylindrical portion 322.

스테이터(33)는 베이스부(321)의 상측에 형성된 제 1 외주 단부(3211)에 고정된다. 그리고, 부착판(34)은 베이스부(321)의 하측에 형성된 제 2 외주 단부(3212)에 고정된다. 또, 플레이트(36)는 베이스부(321)의 하측에 형성된 내주 단부(3213)에 고정된다. The stator 33 is fixed to the first outer circumferential end 3211 formed above the base portion 321. The attachment plate 34 is fixed to the second outer circumferential end 3212 formed below the base portion 321. In addition, the plate 36 is fixed to the inner circumferential end 3213 formed below the base portion 321.

하우징(32)의 원통부(322)의 축방향 상측에는 직경방향 외측을 향해 돌출된 걸어고정부(3221)가 원통부(322)와 일체로 형성된다. 걸어고정부(3221)의 외주면은 축방향 하측을 향해 직경방향 외측으로 경사진 경사면을 갖는다. 또, 로터 홀더(22)의 덮개부(222)의 하면에는 빠짐방지 부재(25)가 고정된다. 이 걸어고정부(3221)와 빠짐방지 부재(25)는, 회전부(20)가 축방향 상측으로 이동하는 것을 규제하는 역할을 한다. On the axially upper side of the cylindrical portion 322 of the housing 32, a hooking portion 3221 protruding toward the radially outer side is formed integrally with the cylindrical portion 322. The outer circumferential surface of the hanging portion 3221 has an inclined surface that is inclined outward in the radial direction toward the lower side in the axial direction. Moreover, the fall prevention member 25 is fixed to the lower surface of the cover part 222 of the rotor holder 22. This hooking part 3221 and the fall prevention member 25 play a role which restricts the movement of the rotating part 20 to an axial upper side.

스테이터(33)는 박판형상의 자성판을 축방향으로 복수 적층한 스테이터 코어(331)와, 스테이터 코어(331)에 도전선을 감는 것에 의해서 형성한 복수의 코일(332)로 구성된다. 스테이터 코어(331)의 외주면은 로터 마그넷(23)의 내주면과 직경 방향으로 대향해서 배치된다. 이들 복수의 코일(332)을 총칭해서 권선이라 한다. 코일은 U상, V상, W상의 3상으로 이루어지고, Y결선으로 결선된다. 여기서, 복수의 코일(332)에 있어서, U상을 구성하는 코일(332)군을 Lu, V상을 구성하 는 코일(332)군을 Lv, W상을 구성하는 코일(332)군을 Lw로 규정한다(도 3 참조). The stator 33 is composed of a stator core 331 in which a plurality of thin plate-shaped magnetic plates are laminated in the axial direction, and a plurality of coils 332 formed by winding a conductive wire around the stator core 331. The outer circumferential surface of the stator core 331 is disposed to face the inner circumferential surface of the rotor magnet 23 in the radial direction. These coils 332 are collectively referred to as windings. The coil consists of three phases of U phase, V phase and W phase, and is connected by Y connection. Here, in the plurality of coils 332, the group of coils 332 constituting the U phase is Lu, the group of coils 332 constituting the V phase is Lv, and the group of coils 332 constituting the W phase is Lw. It is prescribed | regulated (refer FIG. 3).

스테이터(33)의 코일(332)에 전류를 통류하는 것에 의해서, 스테이터(33)는 자장을 발생시킨다. 그리고, 로터 마그넷(23)과 스테이터(33)는 회전 자계를 형성하는 것에 의해서, 중심축(J1)을 중심으로 하는 회전 토크가 발생하고, 회전부(20)가 회전한다. By passing a current through the coil 332 of the stator 33, the stator 33 generates a magnetic field. And the rotor magnet 23 and the stator 33 form a rotating magnetic field, the rotational torque centering on the center axis J1 generate | occur | produces, and the rotating part 20 rotates.

또한, 부착판(34)에 있어서의 회전체(20)로부터 직경방향 외측에는 디스크(도시하지 않음)의 이면인 레이블(label)면에 형성되는 패턴 형성부(141)의 정보를 광학적으로 판독하는 위치 검출 기구(38)(도 2 참조)가 부착된다. 그리고, 디스크의 레이블면에 문자나 그림을 묘화(描畵)할 때에는 위치 검출 기구(38)가 내는 정보에 의거하여, 회전체(20)를 저속도(예를 들면, 매분 40회전)로 회전 제어한다. 또한 여기서, 위치 검출 기구(38)는 예를 들면 포토 센서이다. Moreover, the information of the pattern forming part 141 formed in the label surface which is the back surface of a disk (not shown) is optically read from the rotating body 20 in the mounting plate 34 on the outer side in a radial direction. The position detection mechanism 38 (refer FIG. 2) is attached. And when drawing a character or a figure on the label surface of a disk, the rotation body 20 is controlled to rotate at low speed (for example, 40 revolutions per minute) based on the information which the position detection mechanism 38 produces. do. In addition, the position detection mechanism 38 is a photosensor here, for example.

(근사 정현파 센서리스 구동 회로의 구조) (Structure of Approximate Sine Wave Sensorless Driving Circuit)

다음에, 근사 정현파 센서리스 구동 회로의 전체 구조에 대해 도 3을 이용하여 설명한다. 도 3은 본 발명의 브러시리스 모터를 구동하는 근사 정현파 센서리스 구동 회로의 전체 구조를 나타낸 회로도이다. 여기서, 근사 정현파 센서리스 구동 회로는 특허청구범위의 센서리스 회로에 대응한다. Next, the overall structure of the approximate sine wave sensorless driving circuit will be described with reference to FIG. 3. 3 is a circuit diagram showing the overall structure of the approximate sine wave sensorless driving circuit for driving the brushless motor of the present invention. Here, the approximate sine wave sensorless driving circuit corresponds to the sensorless circuit of the claims.

근사 정현파 센서리스 구동 회로(4)는 회로 기판(35)상에 구성된다. 따라서, 브러시리스 모터(10)와 근사 정현파 센서리스 구동 회로(4)가 별체(別體)로 되지 않는 것에 의해, 브러시리스 모터(10) 이외에, 근사 정현파 센서리스 구동 회 로(4)를 위한 회로 기판을 필요로 하지 않는다. 따라서, 브러시리스 모터(10)를 탑재하는 기기(예를 들면, 디스크 구동 장치)의 소형화를 도모할 수 있다. The approximate sine wave sensorless drive circuit 4 is configured on the circuit board 35. Therefore, since the brushless motor 10 and the approximate sine wave sensorless drive circuit 4 are not separated, the brushless motor 10 can be used for the approximate sine wave sensorless drive circuit 4 in addition to the brushless motor 10. No circuit board is required. Therefore, the apparatus (for example, disk drive apparatus) which mounts the brushless motor 10 can be miniaturized.

도 3을 참조하여, 근사 정현파 센서리스 구동 회로(4)는 모터 구동부(41)와, 자극위치 검출부(42)와, 제어부(43)를 구비한다. Referring to FIG. 3, the approximate sine wave sensorless drive circuit 4 includes a motor drive unit 41, a magnetic pole position detection unit 42, and a control unit 43.

모터 구동부(41)는 전원(44)과 그라운드(GND)의 사이에 배치된다. 그리고, 모터 구동부(41)는 브리지 접속된 6개의 트랜지스터(411~416)(본 실시형태에서는 전계 효과 트랜지스터)로 구성된다. 그리고, 각 트랜지스터(411~416)에는 각각 다이오드(411a~416a)가 역(逆) 병렬 접속된다. 또한, 트랜지스터(411, 412, 413)는 트랜지스터(414, 415, 416)와 각각 직렬 접속된다. 여기서, 트랜지스터(411, 412, 413)는 모터 구동부(41)의 상측 아암을 구성하고, 트랜지스터(414, 415, 416)는 모터 구동부(41)의 하측 아암을 구성한다. The motor driver 41 is disposed between the power source 44 and the ground GND. And the motor drive part 41 is comprised from six transistors 411-416 (field effect transistor in this embodiment) bridged. Diodes 411a to 416a are connected in reverse parallel to the transistors 411 to 416, respectively. The transistors 411, 412, 413 are connected in series with the transistors 414, 415, 416, respectively. Here, the transistors 411, 412, 413 constitute the upper arm of the motor driver 41, and the transistors 414, 415, 416 constitute the lower arm of the motor driver 41.

자극 위치 검출부(42)는 샘플 홀드 회로(421)와, 로우 패스 필터(422)와, 비교기(423)와, 기준 전압 Vr을 갖는 직류 전원을 구비한다. 샘플 홀드 회로(421)에는 스위치(4211)와 콘덴서(4212)를 구비한다. The magnetic pole position detector 42 includes a sample hold circuit 421, a low pass filter 422, a comparator 423, and a DC power supply having a reference voltage Vr. The sample hold circuit 421 includes a switch 4211 and a condenser 4212.

제어부(43)는 지령 전압 생성부(431)와, 구동 신호 생성부(432)와, 지령부(433)와, 오차 증폭부(434)와, 삼각파 발생부(435)와, 전류 검출부(436)와, 샘플 홀드 신호 생성부(437)를 구비한다. The control unit 43 includes a command voltage generator 431, a drive signal generator 432, a command unit 433, an error amplifier 434, a triangle wave generator 435, and a current detector 436. ) And a sample hold signal generator 437.

전류 검출부(436)는 모터 구동부(41)를 흐르는 전류의 크기를 검출한다. 그리고, 전류 검출부(436)의 검출 결과인 전류 검출 신호 CS를 오차 증폭부(434)에 출력한다. 지령부(433)는 브러시리스 모터(10)에 부가하는 토크를 지정하는 토크 지령 신호 EC를 생성한다. 오차 증폭부(434)는 토크 지령 신호 EC로부터 구해지는 목표 전류값과 전류 검출 신호 CS의 오차를 증폭한다. 그리고, 오차 증폭부(434)는 그 오차 결과를 나타내는 오차 증폭 신호 Va를 지령 전압 생성부(431) 및 샘플 홀드 신호 생성부(437)로 각각 출력한다. The current detector 436 detects the magnitude of the current flowing through the motor driver 41. The current detection signal CS, which is the detection result of the current detection unit 436, is output to the error amplifier 434. The command part 433 generates the torque command signal EC which designates the torque added to the brushless motor 10. The error amplifier 434 amplifies the error between the target current value and the current detection signal CS obtained from the torque command signal EC. The error amplifier 434 then outputs the error amplified signal Va indicating the error result to the command voltage generator 431 and the sample hold signal generator 437, respectively.

샘플 홀드 신호 생성부(437)는 오차 증폭 신호 Va와 삼각파 발생부(435)로부터 생성되는 삼각파 신호 Vtri를 입력으로 하고, 모터 구동부(41)의 하측 아암인 트랜지스터(414~416)가 모두 온(ON)으로 되는 타이밍을 나타내는 타이밍 펄스인 샘플 홀드 신호 SH1을 자극 검출부(42)에 출력한다. The sample hold signal generator 437 receives the error amplified signal Va and the triangular wave signal Vtri generated from the triangular wave generator 435, and the transistors 414 to 416, which are lower arms of the motor driver 41, are all turned on ( The sample hold signal SH1, which is a timing pulse indicating the timing at which the signal is turned ON), is output to the stimulus detector 42.

자극 검출부(42)는 샘플 홀드 신호 SH1의 신호 레벨에 따라 브러시리스 모터(10)의 중성점 전압 Vc를 샘플링 및 유지(sample and hold)한다. 이것에 의해, 자극 검출부(42)는 로터 마그넷(23)의 자극 위치, 즉 각 상에 발생하는 유기 전압의 위상을 검출한다. 그리고, 자극 검출부(42)는 그 검출 결과를 나타내는 위치 검출 신호 FG를 지령 전압 생성부(431)에 출력한다. The stimulus detector 42 samples and holds the neutral point voltage Vc of the brushless motor 10 according to the signal level of the sample hold signal SH1. Thereby, the magnetic pole detection part 42 detects the magnetic pole position of the rotor magnet 23, ie, the phase of the induced voltage which arises in each phase. The stimulus detector 42 then outputs the position detection signal FG indicating the detection result to the command voltage generator 431.

자극 검출부(42)의 스위치(4211)는 샘플 홀드 신호 SH1의 신호 레벨(H레벨, L레벨)에 따라 개폐 동작을 실행한다. 샘플 홀드 신호 SH1의 신호 레벨이 H레벨인 경우, 스위치(4211)가 닫혀 단락 상태로 된다. 이것에 의해, 브러시리스 모터(10)의 중성점 전압 Vc를 콘덴서(4212)에 의해서 검출한다(샘플링 동작). The switch 4211 of the magnetic pole detection unit 42 performs the opening and closing operation according to the signal level (H level, L level) of the sample hold signal SH1. When the signal level of the sample hold signal SH1 is H level, the switch 4211 closes and a short circuit state occurs. As a result, the neutral point voltage Vc of the brushless motor 10 is detected by the capacitor 4212 (sampling operation).

다음에, 샘플 홀드 신호 SH1이 L레벨인 경우, 스위치(4211)가 열려 개방(open) 상태로 된다. 이것에 의해, 콘덴서(4212)는 샘플링한 전압을 유지한다(유지 동작). 상기와 같이, 샘플 홀드 회로(421)는 샘플 홀드 신호 SH1의 신호 레 벨에 따라 브러시리스 모터(10)의 중성점 전압 Vc의 샘플 홀드 동작을 실행하는 것에 의해서, 샘플 홀드 출력 신호 VcSH1을 출력한다. 이 샘플 홀드 출력 신호 VcSH1은 로우 패스 필터(422)에 입력된다. 그리고, 로우 패스 필터(422)는 샘플 홀드 출력 신호 VcSH1에 포함되는 단차(段差)를 제거하는 것에 의해서, 샘플 홀드 출력 신호 VcSH1을 평활화한다. 또한, 로우 패스 필터(422)는 단차가 제거된 신호 VcSH2를 비교기(423)에 출력한다. 비교기(423)의 한쪽의 입력 단자에는 신호 VcSH2가 입력되고, 다른쪽의 입력 단자에는 전원의 기준 전압 Vr이 입력된다. 그리고, 비교기(423)에 의해서, 펄스 신호인 위치 검출 신호 FG가 생성된다. Next, when the sample hold signal SH1 is at L level, the switch 4211 is opened to enter the open state. As a result, the capacitor 4212 maintains the sampled voltage (hold operation). As described above, the sample hold circuit 421 outputs the sample hold output signal VcSH1 by performing a sample hold operation of the neutral point voltage Vc of the brushless motor 10 in accordance with the signal level of the sample hold signal SH1. This sample hold output signal VcSH1 is input to the low pass filter 422. The low pass filter 422 smoothes the sample hold output signal VcSH1 by removing the step included in the sample hold output signal VcSH1. In addition, the low pass filter 422 outputs a signal VcSH2 from which the step is removed, to the comparator 423. The signal VcSH2 is input to one input terminal of the comparator 423, and the reference voltage Vr of the power supply is input to the other input terminal. And the comparator 423 generates the position detection signal FG which is a pulse signal.

지령 전압 생성부(431)는 자극 검출부(42)로부터의 위치 검출 신호 FG 및 오차 증폭 신호 Va에 의거한 정현파형상의 3상 지령 전압 sinU, sinV, sinW를 각각 생성한다. 이 3상 지령 전압 sinU, sinV, sinW는 위상차가 각각 120도인 180도 통전 파형이다. 그리고, 지령 전압 생성부(431)는 3상 지령 전압을 구동 신호 생성부(432)에 출력한다. 구동 신호 생성부(432)는 3상 지령 전압을 이용하여 모터 구동부(41)의 트랜지스터(411~416)에 구동 신호를 출력한다. The command voltage generator 431 generates the sinusoidal three-phase command voltages sinU, sinV, and sinW based on the position detection signal FG and the error amplification signal Va from the stimulus detector 42, respectively. These three-phase command voltages sinU, sinV, and sinW are 180-degree energized waveforms whose phase differences are 120 degrees, respectively. The command voltage generator 431 then outputs the three-phase command voltage to the drive signal generator 432. The drive signal generator 432 outputs a drive signal to the transistors 411 to 416 of the motor driver 41 using the three-phase command voltage.

또, 자극 검출부(42)의 샘플 홀드 출력 신호 VcSH1은 각 상의 트랜지스터(414~416)가 모두 온으로 되기 때문에, 유기 전압에 포함되는 3N배 고조파 성분(N은 정의 정수)을 각각 중첩한 전압으로 된다. 또, 샘플 홀드 출력 신호 VcSH1은 6배 고조파 성분, 9배 고조파 성분 등이 3배 고조파 성분에 비해 극히 작기 때문에, 3배 고조파 성분에 의한 전압으로 된다. 따라서, 샘플 홀드 출력 신호 VcSH1의 진폭 Na는 유기 전압의 기본파 진폭 A에 대한 3배 고조파 성분의 진폭의 비(比)인 C의 곱, 즉 Na=A×C의 관계에 의해서 나타내어진다. 이 샘플 홀드 출력 신호 VcSH1의 진폭이 큰 경우, 고정밀도로 자극 위치의 검출을 실행할 수 있다. In addition, since the transistors 414 to 416 of each phase are all turned on, the sample hold output signal VcSH1 of the stimulus detector 42 is a voltage that overlaps each of the 3N times harmonic components (N is a positive integer) included in the induced voltage. do. In addition, since the sample hold output signal VcSH1 is extremely small compared to the triplex harmonic component, such as the sixth harmonic component, the nineth harmonic component, and the like, the voltage is caused by the triplex harmonic component. Therefore, the amplitude Na of the sample hold output signal VcSH1 is represented by the product of C, that is, the ratio of the amplitude of triplex harmonic components to the fundamental wave amplitude A of the induced voltage, that is, Na = A × C. When the sample hold output signal VcSH1 has a large amplitude, the magnetic pole position can be detected with high accuracy.

또, 본 발명의 브러시리스 모터에 근사 정현파 센서리스 구동 회로(4)를 이용하는 것에 의해서, 근사 정현파 센서리스 구동 회로(4)에서는 비통전 기간이 존재하지 않기 때문에, 비통전 기간에 발생하는 진동 및 이 진동에 기인하는 소음을 없앤 저진동 및 저소음의 브러시리스 모터를 제공할 수 있다. In addition, by using the approximate sine wave sensorless driving circuit 4 in the brushless motor of the present invention, the non sine wave sensorless driving circuit 4 does not have a non-energizing period, so that vibrations generated in the non-energizing period and It is possible to provide a low vibration and low noise brushless motor which eliminates the noise caused by the vibration.

(브러시리스 모터의 구조의 상세) (The details of the structure of the brushless motor)

다음에, 본 발명의 브러시리스 모터(10)의 유기 전압에 3배 고조파의 진폭비를 향상시키는 구조 및 코일 인덕턴스의 변화를 향상시키는 구조에 대해 도 4 내지 도 8을 이용하여 설명한다. 도 4는 본 발명의 브러시리스 모터(10)의 로터 마그넷(23)의 자속 밀도를 회전각도에 대한 파형으로서 나타낸 그래프이다. 도 5는 제 1 비교예의 로터 마그넷의 자속 밀도이다. 또한, 도 6은 브러시리스 모터(10)의 스테이터(33)를 나타낸 상측에서 본 모식 평면도이고, 도 7은 스테이터(33)의 스테이터 코어의 일부를 확대한 확대도이다. 도 8은 본 실시형태의 스테이터(33)와 제 2 비교예의 브러시리스 모터의 스테이터의 코일 인덕턴스를 회전각도에 대한 파형으로서 나타낸 그래프이다. 도 5의 제 1 비교예의 브러시리스 모터에서는 로터 마그넷의 착자 방법만을 변경하고 있다. 그리고, 도 8에 있어서의 제 2 비교예의 브러시리스 모터에서는 스테이터의 티스부의 형상만을 변경하고 있다. Next, a structure for improving the amplitude ratio of triplex harmonics to the induced voltage of the brushless motor 10 of the present invention and a structure for improving the variation of the coil inductance will be described with reference to FIGS. 4 to 8. 4 is a graph showing the magnetic flux density of the rotor magnet 23 of the brushless motor 10 of the present invention as a waveform of rotation angle. 5 is a magnetic flux density of the rotor magnet of the first comparative example. 6 is a schematic plan view seen from above showing the stator 33 of the brushless motor 10, and FIG. 7 is an enlarged view in which a part of the stator core of the stator 33 is enlarged. FIG. 8 is a graph showing the coil inductance of the stator 33 of the present embodiment and the stator of the brushless motor of the second comparative example as a waveform of rotation angle. In the brushless motor of the first comparative example of Fig. 5, only the magnetization method of the rotor magnet is changed. And in the brushless motor of the 2nd comparative example in FIG. 8, only the shape of the tooth part of a stator is changed.

도 4를 참조하면, 도 4중의 그래프의 종축은 자속 밀도의 크기(단위: Tesla) 를 나타내고, 횡축은 중심축(J1)을 중심으로 한 회전 각도(단위: 도)를 나타낸다. Referring to FIG. 4, the vertical axis of the graph in FIG. 4 represents the magnitude of the magnetic flux density (unit: Tesla), and the horizontal axis represents the rotation angle (unit: degree) about the central axis J1.

로터 마그넷(23)의 측면(예컨대, 내주면)의 자속 밀도 파형(231)은 회전각도에 대하여 근사 정현파의 파형으로 형성된다(도 4중의 실선의 파형). 즉, 로터 마그넷은 그 측면의 자속밀도가 회전각도에 대하여 근사 정현파의 분포를 갖도록 착자(着磁)된다. 그리고, 자속 밀도 파형(231)의 진폭의 극대값 부근 및 극소값 부근이 각각 로터 마그넷(23)의 자극 중심이다. 그리고, 자속 밀도 파형(231)이 제로(zero)로 되는 부근이 자극의 경계부이다. 자속 밀도 파형(231)의 진폭의 극대값 부근 및 극소값 부근에는 각각 제로를 향해 오목한 오목부(2311)가 마련된다. 또한, 도 4 중의 파선의 파형은 3배 고조파의 자속 밀도 파형(232)을 나타낸다. The magnetic flux density waveform 231 of the side surface (for example, the inner circumferential surface) of the rotor magnet 23 is formed as a waveform of an approximate sine wave with respect to the rotation angle (solid wave waveform in FIG. 4). That is, the rotor magnet is magnetized so that the magnetic flux density on its side has an approximate sinusoidal distribution with respect to the rotation angle. The magnetic pole center of the rotor magnet 23 is near the local maximum and the local minimum of the amplitude of the magnetic flux density waveform 231, respectively. The vicinity of the magnetic flux density waveform 231 becomes zero is the boundary of the magnetic pole. In the vicinity of the local maximum and the local minimum of the amplitude of the magnetic flux density waveform 231, recesses 2311 which are concave toward zero are provided. In addition, the waveform of the broken line in FIG. 4 shows the magnetic flux density waveform 232 of 3rd harmonic.

본 발명의 로터 마그넷을 착자하는 착자기에는 로터 마그넷의 내주면과 대향하는 착자부의 로터 마그넷의 자극의 중심에 대응하는 위치에 오목부가 마련된다. 따라서, 착자기의 착자부는 복수의 원호형상의 외주면이 둘레 방향으로 이간해서 배치되는 것에 의해서 환상이 형성된다. 그리고, 착자부의 외주면은 로터 마그넷의 내주면과 직경 방향으로 간극을 거쳐서 대향하도록 배치된다. 착자부에 오목부가 마련되는 것에 의해서, 로터 마그넷의 착자시에 오목부만, 착자부의 다른 부위와 로터 마그넷의 내주면의 직경 방향의 간극의 크기가 다르기 때문에, 착자하는 자속 밀도가 변화된다. 또한, 예컨대, 일본특허 제3599547호에 개시된 착자기의 구성과 전반적으로 동일하되 오목부가 16개인 착자기를 이용하여 로터 마그넷을 착자해도 좋다. 이것에 의해, 로터 마그넷(23)의 자속 밀도 파형(231)은 오목부(2311)를 갖는 형상이 되도록 할 수 있다. The magnetizer which magnetizes the rotor magnet of the present invention is provided with a recess at a position corresponding to the center of the magnetic pole of the rotor magnet of the magnetizing portion opposing the inner circumferential surface of the rotor magnet. Therefore, the magnetizing part of the magnetizing machine has an annular shape formed by the plurality of arc-like outer peripheral surfaces being spaced apart in the circumferential direction. The outer circumferential surface of the magnetized portion is disposed so as to face the inner circumferential surface of the rotor magnet via a gap in the radial direction. By providing the recessed portion in the magnetizing portion, only the recessed portion at the time of magnetization of the rotor magnet differs in the size of the gap in the radial direction between the other portion of the magnetizing portion and the inner circumferential surface of the rotor magnet, so that the magnetic flux density to be magnetized is changed. Further, for example, the rotor magnet may be magnetized by using a magnetizer having 16 concave parts but generally the same as that of the magnetizer disclosed in Japanese Patent No. 3599547. Thereby, the magnetic flux density waveform 231 of the rotor magnet 23 can be made into the shape which has the recessed part 2311.

도 5를 참조하여, 도 5중의 그래프의 종축은 자속 밀도의 크기(Tesla)를 나타내고, 횡축은 중심축(J1)을 중심으로 한 회전 각도(도)를 나타낸다. With reference to FIG. 5, the vertical axis of the graph of FIG. 5 shows the magnitude of the magnetic flux density Tesla, and the horizontal axis shows the rotation angle (degree) about the center axis J1.

제 1 비교예의 브러시리스 모터의 로터 마그넷의 측면(예컨대, 내주면)의 자속 밀도 파형(231a)은 회전각도에 대하여 정현파의 파형으로 형성된다(도 5중의 실선의 파형). 즉, 로터 마그넷은 그 측면의 자속밀도가 회전각도에 대하여 정현파의 분포를 갖도록 착자된다. 또한, 본 실시형태의 브러시리스 모터(10)의 로터 마그넷(23)의 자속 밀도 파형과 같은 오목부(2311)는 형성되지 않는다. 또한, 도 5 중의 파선의 파형은 3배 고조파의 자속 밀도 파형(232a)를 나타낸다. The magnetic flux density waveform 231a of the side surface (for example, the inner circumferential surface) of the rotor magnet of the brushless motor of the first comparative example is formed as a waveform of a sine wave with respect to the rotation angle (waveform of solid line in FIG. 5). That is, the rotor magnet is magnetized so that the magnetic flux density on its side has a distribution of sinusoids with respect to the rotation angle. Moreover, the recessed part 2311 like the magnetic flux density waveform of the rotor magnet 23 of the brushless motor 10 of this embodiment is not formed. Moreover, the waveform of the broken line in FIG. 5 shows the magnetic flux density waveform 232a of 3rd harmonic.

또한, 도 4 및 도 5를 참조하여, 본 실시형태의 브러시리스 모터(10)의 3배 고조파의 자속 밀도 파형(232)의 진폭은 제 1 비교예의 브러시리스 모터의 3배 고조파의 자속 밀도 파형(232a)의 진폭에 비해 큰 것을 알 수 있다. 결과적으로, 제 1 비교예의 브러시리스 모터의 유기 전압의 기본파에 대한 3배 고조파의 진폭비는 약 0.43%인 것에 반해, 본 실시형태의 브러시리스 모터(10)의 유기 전압의 기본파에 대한 3배 고조파의 진폭비는 약 1.36%로 향상되었다. 4 and 5, the amplitude of the magnetic flux density waveform 232 of the triple harmonics of the brushless motor 10 of the present embodiment is the magnetic flux density waveform of the triple harmonics of the brushless motor of the first comparative example. It can be seen that it is larger than the amplitude of 232a. As a result, the amplitude ratio of the triplex harmonic to the fundamental wave of the induced voltage of the brushless motor of the first comparative example is about 0.43%, whereas the amplitude ratio of the induced wave of the induced voltage of the brushless motor 10 of the present embodiment is three. The amplitude ratio of the harmonics is improved to about 1.36%.

여기서, 본 발명의 브러시리스 모터는 로터 홀더의 외경이 약 26 ~약 30 의 범위내에 적용된다(본 실시형태의 로터 홀더(22)의 외경은 약 26 임). 또, 회전속도는 매분 약 40회전~매분 약 7000회전의 범위내에서 사용된다. 또, 코일을 형성하는 도전선은 스테이터의 1개의 티스부에 감는 권회수는 약 20~100회이다(본 실시형태에서는 약 60회). 이들 도전선은 각 티스부에 동일수의 권회수로 감겨진다. 또, 로터 마그넷의 자속 밀도의 최대값은 약 0.2 Tesla이다. Here, the brushless motor of the present invention is applied to the outer diameter of the rotor holder in the range of about 26 to about 30 (the outer diameter of the rotor holder 22 of the present embodiment is about 26). The rotation speed is used in the range of about 40 revolutions per minute to about 7000 revolutions per minute. In addition, the number of turns of the conductive wire forming the coil is about 20 to 100 times in one tooth portion of the stator (about 60 times in this embodiment). These conductive lines are wound by the same number of turns in each tooth portion. In addition, the maximum value of the magnetic flux density of the rotor magnet is about 0.2 Tesla.

이들 조건하에 있어서, 브러시리스 모터를 정상적으로 구동시키기 위해서는 유기 전압의 기본파에 대한 3배 고조파의 진폭비를 약 1% 이상으로 할 필요가 있는 것을 발견하였다. 즉, 유기 전압의 기본파에 대한 3배 고조파의 진폭비가 약 1%보다 낮은 경우, 브러시리스 모터가 지정한 회전속도에 도달하지 않거나, 혹은 브러시리스 모터의 기동시에 회전속도가 일단 떨어져 버리는(즉, 브러시리스 모터가 원활하게 기동하지 않는) 등의 구동 이상이 발생해 버리는 문제가 있다. 그러나, 본 발명은 유기 전압의 기본파에 관한 3배 고조파의 진폭비를 약 1% 이상으로 하는 것에 의해서, 상기 문제의 발생을 방지할 수 있다. 따라서, 신뢰성이 높은 브러시리스 모터를 제공할 수 있다. Under these conditions, it was found that in order to drive the brushless motor normally, the amplitude ratio of the triplex harmonic to the fundamental wave of the induced voltage needs to be about 1% or more. That is, when the amplitude ratio of triplex harmonics to the fundamental wave of the induced voltage is lower than about 1%, the brushless motor does not reach the designated rotational speed, or the rotational speed drops once when the brushless motor is started (i.e., There is a problem that a driving abnormality such as a brushless motor does not start smoothly) occurs. However, the present invention can prevent occurrence of the above problems by setting the amplitude ratio of triplex harmonics relative to the fundamental wave of the induced voltage to about 1% or more. Therefore, a highly reliable brushless motor can be provided.

도 6을 참조하면, 스테이터(33)의 스테이터 코어(331)는 중심축(J1)을 중심으로 한 원환형상의 코어 백부(3311)와, 코어 백부(3311)로부터 직경방향 외측으로 신장하는 복수의 티스부(3312)(본 실시형태에서는 12개 마련됨)로 구성된다. 각 티스부(3312)에는 도전선이 복수회 감겨지는 것에 의해서, 각 코일(332)이 형성된다. 본 실시형태에서는 U상의 코일, V상의 코일, W상의 코일이 각각 4개 마련된다. 또, 코어 백부(3311)와 티스부(3312)는 일체로 형성된다. Referring to FIG. 6, the stator core 331 of the stator 33 includes a plurality of annular core bags 3311 that extend about the central axis J1 and radially outward from the core bags 3311. It is comprised from the teeth part 3312 (12 provided in this embodiment). Each coil 332 is formed by winding a conductive line in each tooth portion 3312 a plurality of times. In this embodiment, four coils of a U phase, a V phase coil, and a W phase coil are provided, respectively. The core back portion 3311 and the tooth portion 3312 are integrally formed.

도 7을 참조하여, 티스부(3312)에는 도전선이 감겨지는 베이스부(3312a)와, 베이스부(3312a)로부터 직경방향 외측에 마련되는 확폭부(3312b)로 구성된다. 확폭부(3312b)의 둘레방향의 폭은 베이스부(3312a)의 둘레방향의 폭보다 크게 형성된다. Referring to FIG. 7, the tooth portion 3312 includes a base portion 3312a on which conductive lines are wound, and an expanded portion 3312b provided radially outward from the base portion 3312a. The width in the circumferential direction of the widening portion 3312b is larger than the width in the circumferential direction of the base portion 3312a.

또, 베이스부(3312a)의 둘레방향의 폭은 직경방향 외측을 향해 폭이 넓어지 도록 형성된다. 확폭부(3312b)는 베이스부(3312a)의 둘레방향의 중앙에 있어서의 신장하는 방향에 대해 대략 수직인 평면을 구성하는 내면과, 로터 마그넷(23)(도 1 참조)의 내주면과 직경방향으로 대향하는 외주면으로 구성된다. 확폭부(3312b)의 직경방향의 폭은 확폭부(3312b)의 둘레방향의 중앙에서 양단을 향해 작아지도록 형성된다. The width in the circumferential direction of the base portion 3312a is formed to be wider in the radial direction outward. The widening portion 3312b has an inner surface constituting a plane substantially perpendicular to the extending direction in the center of the circumferential direction of the base portion 3312a and a radial direction with the inner circumferential surface of the rotor magnet 23 (see FIG. 1). It consists of opposing outer peripheral surfaces. The width in the radial direction of the widening portion 3312b is formed to be smaller toward both ends at the center in the circumferential direction of the widening portion 3312b.

여기서, 티스부(3312)의 중심축(J1)로부터의 최외경을 직경 R1, 중심축(J1)에서 확폭부(3312b)의 내면까지의 거리를 D1, 베이스부(3312a)의 둘레방향의 폭의 최대값을 Wmax, 및 베이스부(3312a)의 둘레방향의 폭의 최소값을 Wmin으로 규정한다. Here, the outermost diameter from the central axis J1 of the tooth part 3312 is the diameter R1 and the distance from the central axis J1 to the inner surface of the wide part 3312b is D1 and the width in the circumferential direction of the base part 3312a. The maximum value of Wmax and the minimum value of the width in the circumferential direction of the base portion 3312a are defined as Wmin.

티스부(3312)의 형상은 D1을 R1로 나눈 값, 즉 D1/R1의 값이 0.85~0.92의 범위를 만족시킨다. 그리고, 티스부(3312)의 형상은 Wmin을 Wmax로 나눈 값, 즉 Wmin/Wmax의 값이 0.7~0.8의 범위를 만족시킨다. The shape of the tooth portion 3312 satisfies the range of D1 divided by R1, that is, the value of D1 / R1 of 0.85 to 0.92. The shape of the tooth portion 3312 satisfies the range obtained by dividing Wmin by Wmax, that is, a value of Wmin / Wmax of 0.7 to 0.8.

또한, 제 2 비교예의 스테이터의 티스부의 형상은 D1/R1의 값이 0.93~1(단, D1/R1의 값은 1을 포함하지 않음)의 범위 및 Wmin/Wmax의 값이 0.6~0.7의 범위를 만족시킨다. In addition, the shape of the teeth of the stator of the second comparative example is in the range of 0.93 to 1 (where D1 / R1 does not include 1) and the value of Wmin / Wmax is 0.6 to 0.7. Satisfies

도 8을 참조하여, 도 8중의 종축은 코일 인덕턴스의 크기(μH)를 나타내고, 횡축은 로터 마그넷(23)의 회전 각도(도)를 나타낸다. With reference to FIG. 8, the vertical axis | shaft in FIG. 8 shows the magnitude | size of coil inductance (μH), and the horizontal axis shows the rotation angle (degree) of the rotor magnet 23. As shown in FIG.

본 실시형태의 브러시리스 모터(10)의 코일 인덕턴스 파형(233)(도 8중의 실선의 파형)은 회전각도에 대하여 근사 정현파의 파형으로 형성된다. 그리고, 코일 인덕턴스 파형(233)의 상측의 돌기부의 정점(2331) 부근은 로터 마그넷(23)의 자극 의 경계부를 나타낸다. 그리고, 코일 인덕턴스 파형(233)의 하측의 돌기부의 정점(2332) 부근은 로터 마그넷(23)의 자극의 중심을 나타낸다. 코일 인덕턴스 파형(233)에서는 로터 마그넷(23)의 자극의 중심으로부터 둘레방향으로 인접하는 자극의 중심까지의 파형, 즉 코일 인덕턴스 파형(233)의 인접하는 최소값 Tb의 사이의 파형이 대략 원활한 역 U자형상으로 형성된다. 여기서, 코일 인덕턴스 파형(233)의 최대값 Ta는 로터 마그넷(23)의 1회전분(기계각 360도)에 있어서, 코일 인덕턴스 파형(233)의 최대값으로 규정한다. 그리고, 코일 인덕턴스 파형(233)의 최소값 Tb는 로터 마그넷(23)의 1회전분(기계각 360도)에 있어서, 코일 인덕턴스 파형(233)의 최소값으로 규정한다. 코일 인덕턴스 파형(233)는 역 U자형상이기 때문에, 최대값 Ta와 최소값 Tb의 차 Ta-Tb의 값을 크게 할 수 있다. 이 Ta-Tb의 값, 즉 코일 인덕턴스 파형의 변화(진폭)는 유기 전압의 파형의 변화(진폭)와 대략 비례한다. 따라서, 코일 인덕턴스 파형의 변화(진폭)를 크게 하는 것에 의해서, 유기 전압의 파형의 변화(진폭)를 크게 할 수 있기 때문에, 3배 고조파의 진폭을 크게 할 수 있다. The coil inductance waveform 233 (the waveform of the solid line in FIG. 8) of the brushless motor 10 of this embodiment is formed in the waveform of an approximate sine wave with respect to the rotation angle. The vicinity of the peak 2233 of the protrusion on the upper side of the coil inductance waveform 233 indicates the boundary of the magnetic pole of the rotor magnet 23. In addition, the vicinity of the apex 2332 of the protruding portion below the coil inductance waveform 233 indicates the center of the magnetic pole of the rotor magnet 23. In the coil inductance waveform 233, the waveform from the center of the magnetic pole of the rotor magnet 23 to the center of the magnetic pole adjacent in the circumferential direction, that is, the waveform between the adjacent minimum values Tb of the coil inductance waveform 233 is approximately smooth. It is shaped like a child. Here, the maximum value Ta of the coil inductance waveform 233 is defined as the maximum value of the coil inductance waveform 233 in one rotation of the rotor magnet 23 (mechanical angle 360 degrees). The minimum value Tb of the coil inductance waveform 233 is defined as the minimum value of the coil inductance waveform 233 in one rotation of the rotor magnet 23 (mechanical angle 360 degrees). Since the coil inductance waveform 233 has an inverted U shape, the value of the difference Ta-Tb between the maximum value Ta and the minimum value Tb can be increased. The value of this Ta-Tb, that is, the change (amplitude) of the coil inductance waveform is approximately proportional to the change (amplitude) of the waveform of the induced voltage. Therefore, since the change (amplitude) of the waveform of the induced voltage can be increased by increasing the change (amplitude) of the coil inductance waveform, the amplitude of the triplex harmonic can be increased.

또한, 제 2 비교예의 브러시리스 모터의 코일 인덕턴스 파형(233a)(도 8중의 파선의 파형)은 회전각도에 대하여 근사 정현파의 파형으로 형성되지 않는다. 로터 마그넷의 자극의 경계부에 있어서, 코일 인덕턴스 파형(233a)에 오목부(233a1)가 마련되어 버린다. 따라서, 오목부(233a1)가 마련되는 것에 의해서, 로터 마그넷의 자극의 경계부에 극대값이 형성되지 않는다. 또한, 코일 인덕턴스 파형(233a)는 로터 마그넷의 하나의 자극에 있어서, 2개의 극대값을 가져 버린다. 따라서, 로터 마그넷의 하나의 자극에 있어서, 코일 인덕턴스 파형(233a)에 의해, 2회 자극의 경계부를 갖는 것으로서 검출되어 버릴 가능성이 있다. In addition, the coil inductance waveform 233a (waveform of broken line in FIG. 8) of the brushless motor of the second comparative example is not formed as a waveform of an approximate sine wave with respect to the rotation angle. At the boundary of the magnetic pole of the rotor magnet, the recess 233a1 is provided in the coil inductance waveform 233a. Therefore, by providing the recessed part 233a1, the maximum value is not formed in the boundary part of the magnetic pole of a rotor magnet. In addition, the coil inductance waveform 233a has two maximum values in one magnetic pole of the rotor magnet. Therefore, in one magnetic pole of the rotor magnet, the coil inductance waveform 233a may be detected as having a boundary of two magnetic poles.

또한, 도 8에 나타내는 바와 같이, 오목부(233a1)가 마련되는 것에 의해서, 코일 인덕턴스 파형(233a)의 최대값 Tc 및 최소값 Td의 차인 Tc-Td의 값이 본 발명의 브러시리스 모터(10)의 코일 인덕턴스 파형(233)에 비해, 대폭 작아지고 있는 것을 알 수 있다. 여기서, 코일 인덕턴스 파형(233a)의 최대값 Tc는 로터 마그넷의 1회전분(기계각 360도)에 있어서의 코일 인덕턴스 파형(233a)의 최대값이다. 그리고, 최소값 Td는 로터 마그넷의 1회전분(기계각 360도)에 있어서의 코일 인덕턴스 파형(233a)의 최소값이다. 이것에 의해, 제 2 비교예의 브러시리스 모터의 유기 전압의 진폭이 작아져 버린다. 그 결과, 브러시리스 모터를 정상적으로 구동할 수 없는 문제가 발생해 버린다. 즉, 티스부의 형상이 D1/R1의 값을 약 0.92보다 큰 경우, 코일 인덕턴스 파형(233a)가 오목부(233a1)를 가져 버리기 때문에, 브러시리스 모터를 정상적으로 구동할 수 없는 문제가 발생하여 버린다. 또한, Wmin/Wmax의 값이 0.7보다 큰 경우, 코일 인덕턴스 파형(233a)의 오목부(233a1)의 형성의 경향이 더욱 강해져 버린다. 이것에 의해, 또한 브러시리스 모터를 정상적으로 구동할 수 없는 문제가 발생해 버린다. 8, the recessed part 233a1 is provided, and the value of Tc-Td which is the difference of the maximum value Tc and the minimum value Td of the coil inductance waveform 233a becomes the brushless motor 10 of this invention. As can be seen, the coil inductance waveform 233 is significantly smaller. Here, the maximum value Tc of the coil inductance waveform 233a is the maximum value of the coil inductance waveform 233a in one rotation of the rotor magnet (360 degrees of machine angle). The minimum value Td is the minimum value of the coil inductance waveform 233a in one rotation of the rotor magnet (360 degrees of machine angle). Thereby, the amplitude of the induced voltage of the brushless motor of a 2nd comparative example will become small. As a result, a problem arises in that the brushless motor cannot be driven normally. That is, when the shape of the tooth portion is larger than about 0.92, the coil inductance waveform 233a brings the recessed portion 233a1, which causes a problem that the brushless motor cannot be driven normally. In addition, when the value of Wmin / Wmax is larger than 0.7, the tendency of formation of the recessed part 233a1 of the coil inductance waveform 233a becomes stronger. This also causes a problem that the brushless motor cannot be driven normally.

여기서, 브러시리스 모터를 더욱 정상적으로 구동시키기 위해서는 코일 인덕턴스 파형의 최대값과 최소값의 차를 최대값으로 나눈 값을 백분율로 나타낸 값, 즉 코일 인덕턴스 파형의 변화율이 약 10% 이상 필요한 것을 발견하였다. 이것에 의해, 브러시리스 모터의 유기 전압의 진폭을 크게 할 수 있기 때문에, 유기 전압 에 포함되는 3배 고조파의 진폭도 크게 할 수 있다. Here, in order to drive the brushless motor more normally, it was found that a value obtained by dividing the difference between the maximum value and the minimum value of the coil inductance waveform by the maximum value as a percentage, that is, the change rate of the coil inductance waveform is required to be about 10% or more. Thereby, since the amplitude of the induced voltage of a brushless motor can be enlarged, the amplitude of the triplex harmonic contained in an induced voltage can also be enlarged.

이들 본 발명의 로터 마그넷(23)의 자속 밀도 파형(231) 및 코일 인덕턴스 파형(233)에 의해서, 브러시리스 모터(10)의 유기 전압의 진폭을 크게 하면서, 유기 전압의 3배 고조파의 진폭비를 향상시킬 수 있기 때문에, 샘플 홀드 출력 신호 VcSH1(도 3 참조)의 진폭을 크게 할 수 있다. 따라서, 근사 정현파 센서리스 구동 회로(4)의 자극위치 검출부(42)(도 3 참조)는 로터 마그넷(23)의 자극위치를 고정밀도로 검출할 수 있다. 그 결과, 광각 통전방식의 센서리스 구동 회로에 비해 저진동 및 저소음의 근사 정현파 센서리스 구동 회로를 이용하면서도, 브러시리스 모터를 정상적으로 구동시킬 수 있다 (즉, 브러시리스 모터의 구동 이상을 방지할 수 있다). By the magnetic flux density waveform 231 and the coil inductance waveform 233 of the rotor magnet 23 of the present invention, the amplitude ratio of the harmonics three times the organic voltage is increased while increasing the amplitude of the induced voltage of the brushless motor 10. Since it is possible to improve, the amplitude of the sample hold output signal VcSH1 (see FIG. 3) can be increased. Therefore, the magnetic pole position detecting unit 42 (see FIG. 3) of the approximate sine wave sensorless driving circuit 4 can detect the magnetic pole position of the rotor magnet 23 with high accuracy. As a result, the brushless motor can be driven normally while using the approximate sine wave sensorless driving circuit with low vibration and low noise as compared to the wide-angle energizing sensorless driving circuit (that is, it is possible to prevent an abnormal driving of the brushless motor). ).

또한, 광디스크의 기록면과는 반대측의 면인 레이블면에 그림이나 문자 등을 묘화할 때에는 브러시리스 모터(10)를 매분 약 40회전으로 회전시킬 필요가 있다. 이 경우에는 브러시리스 모터(10)의 유기 전압의 진폭이 통상 회전(매분 몇 천 회전)의 유기 전압의 진폭에 비해 작아진다. 그러나, 본 발명의 로터 마그넷(23)의 자속 밀도 파형(231) 및 코일 인덕턴스 파형(233)에 의해서, 브러시리스 모터(10)의 유기 전압의 진폭을 크게 하면서, 유기 전압의 3배 고조파의 진폭비를 향상시킬 수 있기 때문에, 근사 정현파 센서리스 구동 회로(4)의 자극위치 검출부(42)는 로터 마그넷(23)의 자극위치를 고정밀도로 검출할 수 있다. In addition, when drawing pictures or characters on the label surface that is the surface opposite to the recording surface of the optical disk, the brushless motor 10 needs to be rotated at about 40 revolutions per minute. In this case, the amplitude of the induced voltage of the brushless motor 10 becomes smaller than the amplitude of the induced voltage of normal rotation (thousands of revolutions per minute). However, by the magnetic flux density waveform 231 and the coil inductance waveform 233 of the rotor magnet 23 of the present invention, the amplitude ratio of the harmonics three times the harmonic voltage of the brushless motor 10 is increased. Since the magnetic pole position detecting unit 42 of the approximate sine wave sensorless driving circuit 4 can be improved, the magnetic pole position of the rotor magnet 23 can be detected with high accuracy.

(디스크 구동 장치의 전체 구조)(Overall Structure of Disk Drive Unit)

본 발명의 디스크 구동 장치의 실시예의 일 형태에 대해 도 9를 이용하여 설명한다. 도 9는 본 발명의 디스크 구동 장치의 실시예의 일 형태를 나타낸 축 방향으로 절단한 모식 단면도이다. One embodiment of the disk drive device of the present invention will be described with reference to FIG. 9. It is a schematic cross section cut in the axial direction which shows one form of the Example of the disk drive apparatus of this invention.

도 9를 참조하여, 디스크 구동 장치(50)는 중심에 개구 구멍(61)을 가진 원반형상의 디스크(60)의 개구 구멍(61)에 삽입되는 것에 의해서 디스크(60)의 회전 중심과 동축으로 조심하고, 디스크(60)를 중심축(J1)을 중심으로 회전시키는 스핀들 모터(51)와, 디스크(60)에 광을 방사 및 디스크(60)로부터 반사된 광을 수취하는 광픽업 기구(52)와, 이 광픽업 기구(52)를 디스크(60)의 회전 직경 방향으로 이동을 실행하는 이동 기구(53)와, 이들을 수용하는 하우징체(54)를 구비한다. With reference to FIG. 9, the disc drive device 50 is coaxially with the center of rotation of the disc 60 by being inserted into the aperture hole 61 of the disc-shaped disc 60 with the aperture hole 61 at the center. And a spindle motor 51 for rotating the disk 60 about the central axis J1, and an optical pickup mechanism 52 for emitting light to the disk 60 and receiving light reflected from the disk 60. And a moving mechanism 53 for moving the optical pickup mechanism 52 in the rotational radial direction of the disk 60, and a housing body 54 for housing the optical pickup mechanism 52.

스핀들 모터(51) 및 광픽업 기구(52)는 섀시(55)에 의해서 유지되어 있다. 이 섀시(55)가 적어도 축방향으로 이동하는 것에 의해서, 스핀들 모터(51)의 척킹 장치에 디스크(60)의 개구 구멍(61)이 장착된다. 또, 섀시(55)에는 개구 구멍이 형성되어 있고, 그 개구 구멍의 내부에 광픽업 기구(52)는 배치된다. The spindle motor 51 and the optical pickup mechanism 52 are held by the chassis 55. By moving the chassis 55 at least in the axial direction, the opening hole 61 of the disk 60 is attached to the chucking device of the spindle motor 51. In addition, an opening hole is formed in the chassis 55, and the optical pickup mechanism 52 is disposed inside the opening hole.

이동 기구(53)는 출력축에 기어를 갖는 모터(531)와, 이 모터(531)의 회전 토크를 전달받는 피전달측 기어(532)를 구비한다. The movement mechanism 53 is provided with the motor 531 which has a gear in an output shaft, and the to-be-transmitted side gear 532 which receives the rotational torque of this motor 531.

또, 하우징체(54)에는 디스크(60)의 이동과 이동 기구(53)를 나누는 박판으로 형성된 경계판(541)이 형성된다. 그리고, 하우징체(54)에는 디스크(60)의 삽입 및 취출(꺼냄)을 실행하는 개구 구멍(542)이 형성되어 있다. In the housing body 54, a boundary plate 541 formed of a thin plate that separates the movement of the disk 60 and the movement mechanism 53 is formed. The housing body 54 is formed with an opening hole 542 for inserting and taking out the disk 60.

픽업 기구(52)는 광, 예를 들면 레이저광을 방사, 또는 디스크(60)로부터 반사된 레이저광을 수취하는 발광 수광부(521)와, 이 발광 수광부(521)의 디스크(60) 의 회전 직경 방향으로의 이동 방향과는 수직으로 마련되고, 발광 수광부(521)의 이동을 실행하는 이동부(522)를 구비한다. 이 이동부(522)는 피전달측 기어(532)와 맞물리는 맞물림부(522a)를 갖는다. 그리고, 발광 수광부(521)에는 이동부(522)와 맞물리는 것에 의해서 직경 방향으로 이동한다. The pick-up mechanism 52 emits light, for example, a laser beam, or a light emitting portion 521 for receiving a laser beam reflected from the disk 60, and a rotation diameter of the disk 60 of the light emitting portion 521. The moving part 522 is provided perpendicular to the moving direction in the direction, and performs the movement of the light-emitting light receiving part 521. This moving part 522 has an engaging part 522a which meshes with the to-be-transmitted side gear 532. Then, the light emitting portion 521 is moved in the radial direction by engaging with the moving portion 522.

모터(531)에 부착된 기어부(531a)와 피전달측 기어(532)가 맞물리는 것에 의해서 피전달측 기어(532)는 회전하고, 피전달측 기어(532)가 이동부(522)의 맞물림부(522a)와 맞물리는 것에 의해서 이동부(522)가 회전 직경 방향으로 이동한다. 그리고, 이 이동부(522)의 이동에 의해서 발광 수광부(521)는 회전 직경 방향으로 이동한다. When the gear part 531a attached to the motor 531 and the gear side gear 532 mesh with each other, the gear to be transferred side 532 rotates, and the gear to be transferred side 532 moves to the moving part 522. The engaging portion 522 moves in the rotational radial direction by engaging the engaging portion 522a. And the light-emitting light-receiving part 521 moves in the rotation radial direction by the movement of this moving part 522. As shown in FIG.

이 디스크 구동 장치(50)의 스핀들 모터(51)에 본 발명의 브러시리스 모터(10)를 적용하는 것에 의해서, 저진동 및 저소음을 달성하면서도, 브러시리스 모터(10)의 구동 이상을 방지할 수 있기 때문에, 광디스크를 정상적으로 회전시킬 수 있다. 따라서, 저진동 및 저소음을 달성하면서도, 기록 재생 에러를 방지하는 신뢰성이 높은 디스크 구동 장치를 제공할 수 있다. By applying the brushless motor 10 of the present invention to the spindle motor 51 of the disk drive device 50, it is possible to prevent abnormal driving of the brushless motor 10 while achieving low vibration and low noise. Therefore, the optical disk can be rotated normally. Therefore, it is possible to provide a highly reliable disk drive apparatus which prevents recording and reproduction errors while achieving low vibration and low noise.

이상, 본 발명의 브러시리스 모터 및 디스크 구동 장치의 실시형태에 대해 기재했지만, 본 발명은 상기 실시형태에 한정되는 것은 아니고, 각종 변형이 가능하다. As mentioned above, although embodiment of the brushless motor and disk drive apparatus of this invention was described, this invention is not limited to the said embodiment, A various deformation | transformation is possible.

본 발명의 브러시리스 모터(10)는 CD, DVD 등의 광디스크를 회전시키는 스핀들 모터이었지만, 본 발명은 이것에 한정되는 것은 아니다. 예를 들면, 사무기기, 차량 등에 탑재되는 브러시리스 모터에 본 발명을 적용해도 좋다. The brushless motor 10 of the present invention was a spindle motor for rotating optical disks such as CDs and DVDs, but the present invention is not limited thereto. For example, you may apply this invention to the brushless motor mounted in office equipment, a vehicle, etc.

또, 본 발명의 브러시리스 모터(10)의 근사 정현파 센서리스 구동 회로(4)에 대해 기재했지만, 본 발명의 근사 정현파 센서리스 구동 회로는 본 실시형태에 한정되는 것은 아니다. In addition, although the approximate sine wave sensorless drive circuit 4 of the brushless motor 10 of this invention was described, the approximate sine wave sensorless drive circuit of this invention is not limited to this embodiment.

또, 본 발명의 브러시리스 모터(10)의 유기 전압에 3배 고조파를 함유시키는 구조로서, 로터 마그넷(23)의 자속 밀도(231)의 자극 중심에 오목부(2311)를 마련하는 것에 의해서 실현했지만, 본 발명은 이것에 한정되는 것은 아니다. 예를 들면, 스테이터 코어의 티스부를 둘레 방향으로 부등(不等) 배치로 하는 것에 의해서, 유기 전압에 3배 고조파를 함유시켜도 좋다. Moreover, it is realized by providing the concave part 2311 in the magnetic pole center of the magnetic flux density 231 of the rotor magnet 23 as a structure which contains triplex harmonics in the induced voltage of the brushless motor 10 of this invention. However, the present invention is not limited to this. For example, the harmonics may be contained in the induced voltage by arranging the teeth of the stator core in the circumferential direction.

또, 본 발명의 브러시리스 모터(10)의 회로 기판(35)상에 근사 정현파 센서리스 구동 회로(4)가 구성되었지만, 본 발명은 이 실시형태에 한정되는 것은 아니다. 예를 들면, 브러시리스 모터(10)의 회로 기판(35)과는 다른 회로 기판에 근사 정현파 센서리스 구동 회로(4)가 구성되어도 좋다. 또, 회로 기판(35)과 다른 회로 기판에 의해서, 근사 정현파 센서리스 구동 회로(4)가 구성되어도 좋다. Moreover, although the approximate sine wave sensorless drive circuit 4 was comprised on the circuit board 35 of the brushless motor 10 of this invention, this invention is not limited to this embodiment. For example, the approximate sine wave sensorless drive circuit 4 may be formed on a circuit board different from the circuit board 35 of the brushless motor 10. Moreover, the approximate sine wave sensorless drive circuit 4 may be comprised with the circuit board 35 and other circuit boards.

또, 본 발명의 브러시리스 모터(10)의 척킹 장치(24)는 코일 스프링(242) 및 척 발톱(243)을 구비하고 있었지만, 본 발명은 이것에 한정되는 것은 아니다. 예를 들면, 척킹 장치는 코일 스프링(242) 및 척 발톱(243)을 구비하지 않아도, 디스크를 조심하는 조심 발톱만을 갖는 센터 케이스이어도 좋다. 또, 코일 스프링(242)은 이 코일 스프링(242) 이외에도 척 발톱(243)을 직경 방향 외측으로 힘을 가하는 탄성 부재이면 좋다. 또, 척 발톱(243)은 실시형상에 한정되는 것은 아니다. 디스크를 유지하는 것이 가능한 형상이면 좋다.Moreover, although the chucking device 24 of the brushless motor 10 of this invention was equipped with the coil spring 242 and the chuck claw 243, this invention is not limited to this. For example, the chucking device may be a center case having only a careful claw to watch out for the disk, even without the coil spring 242 and the chuck claw 243. In addition to the coil spring 242, the coil spring 242 may be an elastic member that applies a force to the outside of the chuck claw 243 in the radial direction. In addition, the chuck claw 243 is not limited to embodiment. What is necessary is just a shape which can hold | maintain a disk.

도 1은 본 발명의 브러시리스 모터의 실시의 1형태를 나타낸 축방향으로 절단한 모식 단면도이다. BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS It is a schematic cross section cut in the axial direction which shows one Embodiment of the brushless motor of this invention.

도 2는 도 1의 브러시리스 모터를 상측에서 본 모식 평면도이다. FIG. 2 is a schematic plan view of the brushless motor of FIG. 1 seen from above. FIG.

도 3은 본 발명의 브러시리스 모터의 근사 정현파 센서리스 구동 회로를 나타낸 회로도이다. 3 is a circuit diagram showing an approximate sine wave sensorless driving circuit of the brushless motor of the present invention.

도 4는 본 발명의 브러시리스 모터의 로터 마그넷의 자속 밀도를 나타낸 그래프이다. 4 is a graph showing the magnetic flux density of the rotor magnet of the brushless motor of the present invention.

도 5는 제 1 비교예의 로터 마그넷의 자속 밀도이다. 5 is a magnetic flux density of the rotor magnet of the first comparative example.

도 6은 본 발명의 브러시리스 모터에 탑재된 스테이터를 나타낸 상측에서 본 모식 평면도이다. Fig. 6 is a schematic plan view seen from above showing a stator mounted on a brushless motor of the present invention.

도 7은 도 6의 스테이터의 스테이터 코어의 일부를 확대한 확대도이다. FIG. 7 is an enlarged view of a part of the stator core of the stator of FIG. 6.

도 8은 본 실시형태의 스테이터의 코일 인덕턴스와 제 2 비교예의 브러시리스 모터의 스테이터의 코일 인덕턴스를 나타낸 그래프이다. 8 is a graph showing the coil inductance of the stator of the present embodiment and the coil inductance of the stator of the brushless motor of the second comparative example.

도 9는 본 발명의 디스크 구동 장치의 실시의 1형태를 나타낸 축방향으로 절단한 모식 단면도이다.It is a schematic cross section cut in the axial direction which shows one Embodiment of the disk drive apparatus of this invention.

Claims (9)

센서리스 구동 회로에 의해서 구동되는 브러시리스 모터로서,A brushless motor driven by a sensorless drive circuit, 중심축을 회전축으로 해서 회전하는 회전체와,A rotating body rotating with the central axis as the rotating shaft, 상기 회전체와 동축상(同軸狀)으로 배치된 로터 마그넷과,A rotor magnet disposed coaxially with the rotating body, 상기 로터 마그넷과 대향하는 스테이터와,A stator facing the rotor magnet, 상기 스테이터에 감겨진 코일Coil wound on the stator 을 구비하되,Provided with 상기 센서리스 구동 회로는 상기 브러시리스 모터를 유기 전압의 기본파에 대한 3배 고조파 성분을 포함한 신호에 의거하여 구동 제어하고,The sensorless driving circuit drives and controls the brushless motor based on a signal including a harmonic component tripled with respect to the fundamental wave of the induced voltage, 상기 로터 마그넷이 상기 스테이터에 대해 회전하는 것에 의해서, 상기 코일에 발생하는 유기 전압의 기본파에 대한 3배 고조파의 진폭비가 1% 이상이 되도록 설정되어 있으며,As the rotor magnet rotates with respect to the stator, the amplitude ratio of triplex harmonics to the fundamental wave of the induced voltage generated in the coil is set to be 1% or more, 코일 인덕턴스의 최대값에 대한 상기 코일 인덕턴스의 상기 최대값과 최소값의 차인 변화량의 비율이 10% 이상인 것을 특징으로 하는The ratio of the amount of change which is the difference between the maximum value and the minimum value of the coil inductance to the maximum value of the coil inductance is 10% or more. 브러시리스 모터.Brushless motor. 브러시리스 모터로서,As a brushless motor, 중심축과 동축상으로 배치된 로터 마그넷을 갖고, 상기 중심축의 주위를 회전하는 회전체와,A rotor having a rotor magnet coaxially with the central axis and rotating around the central axis; 상기 로터 마그넷과 대향하는 스테이터 및 상기 스테이터의 코일에 대한 통전을 제어하는 것에 의해서 상기 회전체의 회전을 제어하는 센서리스 구동 회로를 갖는 고정체A stationary body having a stator facing the rotor magnet and a sensorless drive circuit for controlling rotation of the rotor by controlling energization of a coil of the stator. 를 구비하되,Respectively, 상기 센서리스 구동 회로는,The sensorless drive circuit, 상기 로터 마그넷이 상기 스테이터에 대해 회전하는 것에 의해서 상기 코일에 발생하는 유기 전압으로부터 상기 회전체의 회전 위치를 검출하는 위치 검출부와,A position detector for detecting a rotational position of the rotor from the induced voltage generated in the coil by rotating the rotor magnet relative to the stator; 상기 위치 검출부에서 얻어진 상기 회전체의 위치 정보에 따라 통전 타이밍을 제어하는 제어부와,A control unit for controlling the energization timing according to the positional information of the rotating body obtained by the position detecting unit; 상기 제어부로부터의 제어 신호에 의거하여 상기 코일로의 통전을 전환하는 모터 구동부를 구비하며,A motor driving unit for switching energization to the coil based on a control signal from the control unit, 상기 위치 검출부는 상기 유기 전압의 기본파에 대한 3배 고조파 성분을 포함한 신호를 이용하여 상기 회전체의 위치를 검출하고,The position detection unit detects the position of the rotating body using a signal including a harmonic component tripled with respect to the fundamental wave of the induced voltage, 상기 유기 전압은 기본파에 대한 상기 3배 고조파의 진폭비가 1% 이상이 되도록 설정되어 있으며,The induced voltage is set such that the amplitude ratio of the triplex harmonics to the fundamental wave is 1% or more, 코일 인덕턴스의 최대값에 대한 상기 코일 인덕턴스의 상기 최대값과 최소값의 차인 변화량의 비율이 10% 이상인 것을 특징으로 하는The ratio of the amount of change which is the difference between the maximum value and the minimum value of the coil inductance to the maximum value of the coil inductance is 10% or more. 브러시리스 모터.Brushless motor. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, The method according to claim 1 or 2, 상기 로터 마그넷의 측면의 자속 밀도는 회전 각도에 대하여 근사(近似)정현파 형상인 파형으로 분포하고, 상기 파형에 있어서 자극의 중심에는 오목부가 존재하는 것을 특징으로 하는 The magnetic flux density on the side of the rotor magnet is distributed in a waveform having an approximate sinusoidal shape with respect to the rotation angle, and in the waveform, a recess is present at the center of the magnetic pole. 브러시리스 모터. Brushless motor. 삭제delete 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,The method according to claim 1 or 2, 상기 스테이터는 중심축을 중심으로 한 직경 방향을 따라 신장하고, 둘레 방향으로 이간된 복수의 티스부를 구비하고,The stator extends along a radial direction about a central axis, and includes a plurality of teeth portions spaced apart in a circumferential direction, 상기 티스부에는 상기 로터 마그넷과 대향하는 확폭부 및 상기 확폭부로부터 직경 방향 내측으로 신장하는 베이스부가 마련되고,The tooth portion is provided with a widening portion facing the rotor magnet and a base portion extending radially inward from the widening portion, 상기 확폭부는 상기 베이스부의 상기 둘레 방향의 폭보다 큰 상기 둘레 방향의 폭을 가진 대향면과, 상기 대향면과 상기 직경 방향의 반대측에 마련되고 상기 베이스부의 측면과 연속된 내면을 갖고,The widening portion has an opposite surface having a width in the circumferential direction that is larger than the width in the circumferential direction of the base portion, and an inner surface provided on the opposite side of the opposite surface and the radial direction and continuous with the side surface of the base portion, 상기 대향면의 상기 로터 마그넷과 가장 근접하는 위치와 상기 중심축을 연결한 거리 R1과 상기 내면과 상기 중심축을 연결한 거리 D1의 비인 D1/R1의 값이 0초과 0.92 이하인 것을 특징으로 하는A value of D1 / R1, which is a ratio of the position nearest to the rotor magnet on the opposite surface and the distance R1 connecting the central axis and the distance D1 connecting the inner surface and the central axis, is between 0 seconds and 0.92 or less. 브러시리스 모터.Brushless motor. 제 5 항에 있어서,The method of claim 5, 상기 베이스부의 상기 둘레 방향의 폭의 크기는 상기 직경 방향을 따라 변화하고 있고,The magnitude | size of the width of the said circumferential direction of the said base part is changing along the said radial direction, 상기 베이스부의 상기 둘레 방향의 폭의 최대값 Wmax와 상기 베이스부의 상기 둘레 방향의 폭의 최소값 Wmin의 비인 Wmin/Wmax의 값이 0.7 이상 1 미만인 것을 특징으로 하는A value of Wmin / Wmax, which is a ratio of the maximum value Wmax of the width in the circumferential direction of the base portion and the minimum value Wmin of the width in the circumferential direction of the base portion, is 0.7 or more and less than 1 브러시리스 모터.Brushless motor. 제 2 항에 있어서,The method of claim 2, 상기 센서리스 구동 회로는 상기 고정체를 구성하는 회로 기판상에 구성되는 것을 특징으로 하는The sensorless driving circuit is configured on a circuit board constituting the fixture. 브러시리스 모터.Brushless motor. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,The method according to claim 1 or 2, 상기 회전체는 중심에 개구 구멍을 갖는 원반형상의 디스크를 탑재하는 탑재부와, 상기 디스크를 착탈 가능하게 하는 척킹 장치를 구비하는 것을 특징으로 하는The rotating body includes a mounting portion for mounting a disk-shaped disk having an opening hole in the center thereof, and a chucking device for attaching and detaching the disk. 브러시리스 모터.Brushless motor. 제 8 항에 기재된 브러시리스 모터를 탑재하고, 디스크를 구동하는 디스크 구동 장치로서, A disk drive device for mounting a brushless motor according to claim 8 to drive a disk, 상기 디스크에 발광 및 수광을 실행하는 광픽업 기구와, An optical pickup mechanism for emitting and receiving light from the disk; 상기 광픽업 기구를 직경 방향으로 이동 가능하게 하는 이동 기구를 구비하는 것을 특징으로 하는 And a moving mechanism that enables the optical pickup mechanism to move in the radial direction. 디스크 구동 장치. Disk drive.
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